Redis 数据库架构

1、 单个Redis Server可以创建多个db, redisServer实现在redis.h/redisServer, db实现在redis.h/redisDb。server在初始化过程中创建dbnum个数据库。

struct redisServer {    redisDb *db; // 数据库    int dbnum;     // ... 其他成员变量未列出};typedef struct redisDb {    dict *dict; //保存键－值对    dict *expires;  //键的过期时间，键－过期时间（unix时间戳）    dict *blocking_keys; //处于阻塞状态的键    dict *ready_keys;  //可以解除阻塞的键    dict *watched_keys; //正在被 WATCH 命令监视的键    struct evictionPoolEntry *eviction_pool;    /* Eviction pool of keys */    int id;  // 数据库号码    long long avg_ttl;   // 数据库的键的平均 TTL ，统计信息} redisDb;typedef struct redisClient {    // 套接字描述符    int fd;    // 当前正在使用的数据库    redisDb *db;     // ... 其他参数未列出}

2、 设置过期时间的基本理论为计算键值的过期unix时间戳（毫秒精度）并向expires 字典中put <指针, 过期时间> 键值对。Redis 采用惰性删除（在某个键被访问时再去判断是否过期，在db.c/expireIfNeeded中实现，所有的键的访问都需要经过这个函数）和定期删除（间隔一定的时间，删除一定量的键＝默认20个, 在redis.c/activeExpireCycle 中实现）的策略。

在server加载rdb文件时，master会过滤掉过期的键值、slave则不会。

当服务器以AOF持久化模式运行时，当过期键值被惰性删除后，会追加一条del命令到AOF文件，当AOF重写时会过滤过期键值。

master-slave模式下，slave server不会处理过期键，只会同步master发过来的命令。

数据库通过通知机制（nodify.c/notifyKeyspaceEvent），client可以订阅某些感兴趣的键值的命令。notify-keyspace-events 配置服务器发送事件的类型。

void notifyKeyspaceEvent(int type, char *event, robj *key, int dbid)；

3、RDB持久化。 Redis与memcached相比的一个重要特性就是redis提供了持久化的机制，定期将数据持久化到磁盘。RDS保存是现在rdb.c/rdbSave。 Redis通过两种方案调用rdbSave函数。
一是主进程直接调用rdbSave函数（SAVE 命令），这个时候会阻塞所有client 请求。
二是通过fork一个子进程调用rdbSave（BGSAVE 命令）, 子进程通过信号通知父进程，父进程通过轮询的方式检查子进程是否完成。（巧妙的利用了父子进程间关系与操作系统写时拷贝）
redis.c/serverCron 函数实现了检查系统是否满足save的条件的逻辑。

RDB文件结构

+-----+----------+--------+---+--------+|REDIS|db_version|database|EOF|checksum|+-----+----------+--------+---+--------+db_version : 数据库版本，长度4字节的整数database ： 包含0个或者多个数据库以及数据库的键值对数据EOF ： 长度为1byte的结尾标记checksum : 8字节的checksum值database：+--------+---------+--------------+|SELECTDB|db_number|key_value_pars|+--------+---------+--------------+

4、AOF 持久化，AOF持久化，类似关系数据库日志系统，将数据库执行的更新命令顺序追加到AOF文件。AOF 通过创建一个没有网络连接的client，顺序回放AOF文件中的命令来恢复数据库。AOF的同步配置直接影响到数据的完整性。

AOF重新的逻辑是遍历一遍整个系统的数据，并将数据转换成相应的put命令写入到AOF文件。与RDS同样，采用子进程的来重写AOF。但是会引入一个问题，在子进程重写AOF文件过程中，父进程新的变更会导致状态不一致。Redis借助AOF重写缓冲区解决，从子进程开始时启用，父进程所有的变更都会写入AOF重写缓冲区， 当子进程完成时，父进程将AOF重写缓冲区的命令写入AOF文件，并原子的替换old AOF文件。

5、Redis Server是一个基于事件驱动的程序，主要的事件包括io事件和定时事件。io事件主要是网络交互，定时事件主要是系统自身的维护，例如：定时持久化数据库。

Redis io事件是基于Reactor模式实现的(主要是IO复用，linux底层使用epool)。并且io事件处理器是以单线程的方式运行。（可以与memcached进行对比，memcached基于libevent的io复用， 并且是基于多线程，网上给出的二者的性能相差不大) memcached为单进程，多线程，master-worker工作方式，master-worker采用管道通信，链表传递数据。